Sinh tổng hợp sắc tố thực vật: anthocyanin, betalain và carotenoid
Tóm tắt
Các hợp chất thực vật mà con người cảm nhận được qua màu sắc thường được gọi là 'sắc tố'. Các cấu trúc và màu sắc đa dạng của chúng từ lâu đã khiến các nhà hóa học và sinh học say mê, những người đã nghiên cứu các đặc tính hóa học và vật lý của chúng, cách thức tổng hợp cũng như vai trò sinh lý học và sinh thái học của chúng. Sắc tố thực vật cũng có một lịch sử dài trong việc con người sử dụng. Các lớp chính của sắc tố thực vật, ngoại trừ chlorophyll, được xem xét ở đây. Anthocyanin, một lớp flavonoid có nguồn gốc cuối cùng từ phenylalanine, là chất hòa tan trong nước, được tổng hợp trong bào tương và nằm trong không bào. Chúng cung cấp một loạt các màu sắc từ cam/đỏ tới tím/xanh dương. Ngoài các biến đổi khác nhau trong cấu trúc của chúng, màu sắc cụ thể của chúng cũng phụ thuộc vào các sắc tố đồng hành, ion kim loại và pH. Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Carotenoid tan trong lipid, có màu từ vàng đến đỏ, là một phân lớp của terpenoid, cũng được phân bố ở khắp mọi nơi trong thực vật. Chúng được tổng hợp trong lục lạp và thiết yếu cho sự toàn vẹn của bộ máy quang hợp. Betalain, cũng tạo sắc màu từ vàng đến đỏ, là hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước có nguồn gốc từ tyrosin chỉ xuất hiện ở một số dòng thực vật nhất định. Khác với anthocyanin và carotenoid, con đường sinh tổng hợp của betalain chỉ được hiểu một phần. Cả ba lớp sắc tố này hoạt động như các tín hiệu hiển thị để thu hút côn trùng, chim và động vật trong việc thụ phấn và phát tán hạt. Chúng cũng bảo vệ thực vật khỏi tổn thương do tia UV và ánh sáng nhìn thấy gây ra.
Từ khóa
#sắc tố thực vật #anthocyanin #betalain #carotenoid #sinh tổng hợp #vai trò sinh tháiTài liệu tham khảo
Alfenito M.R., 1998, Functional complementation of anthocyanin sequestration in the vacuole by widely divergent glutathione S‐transferase, Plant Cell, 10, 1135, 10.1105/tpc.10.7.1135
Britton G., 1995, Carotenoids, Vol. 1A: Isolation and Analysis
Davies K.M., 2004, Plant Pigments and their Manipulation, 1
Goodwin T.W., 1988, Plant Pigments, 62
Iwashina T., 1984, Pigment components in the flower of Strongylodon macrobotrys, and spectrophotometric analysis of fresh petal and intact cells, Res. Inst. Evolut. Biol. Sci. Rep., 2, 67
Mendel G., 1950, Gregor Mendel’s letters to Carl Naegell, Genetics, 35, 1
Mizutani M., 2007, An anthocyanidin or flavonol 3‐glucosyltransferase gene from rose, Plant Cell Physiol., 48, S221
Noda N., 2004, Cloning and characterization of the gene encoding anthocyanin 3′,5′‐O‐glucosyltransferase involved in ternatin biosynthesis from blue petals of butterfly pea (Clitoria ternatea), Plant Cell Physiol., 45, S132
Noda N., 2006, Molecular cloning of 1‐O‐acetylglucose dependent anthocyanin aromatic acyltransferase in ternation biosynthesis of butterfly pea (Clitoria ternatea), Plant Cell Physiol., 47, S109
Noda N., 2007, The structural localization and substrate specificity of 1‐O‐acylglucose dependent anthocyanin acyltransferase from blue petals of butterfly pea (Clitoria ternatea), Plant Cell Physiol., 48, S222
Okuda Y., 2007, Properties of antocyanin acyltransferase of anthocyanin‐synthesizing cells of carrot suspension cultures, Plant Cell Physiol., 48, S34
Okuhara H., 2004, Molecular cloning and functional expression of tetrahydroxychalcone 2′‐glucosyltransferase genes, Plant Cell Physiol., 45, S133
Sasaki N., 2005, Characterization of DOPA 4,5‐dioxygenase from four o’clocks, Plant Cell Physiol., 46, S54
Sasaki N., 2007, Isolation of DOPA 4,5‐dioxygenase homologs from betalain non‐producing plants, Plant Cell Physiol., 48, S64
Stafford H.A., 1990, Flavonoid Metabolism
Tanaka Y., 2008, Curr. Opin. Biotechnol.